STEAM視野下初中生物教學的創新實踐和反思
——以“調查周邊環境中的生物”為例

曾慶國 （佛山市華英學校 廣東佛山 528000）

1 STEAM理念

STEAM 是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）和藝術教育（Art）的簡稱，其理念強調對科學、技術、工程、數學和藝術五個領域的交叉融合及其運用能力，重視實踐，打破學科界限，有別于傳統的單學科、重書本知識的教育方式。STEAM具有跨學科、趣味性、體驗性、情境性、協作性、設計性、藝術性和技術增強性九個核心特征。STEAM教育理念是當前國際上頗有影響力的教育思想之一，對指導初中生物教學實踐有著積極的意義。

2 STEAM理念下的初中生物教學

《義務教育生物課程標準（2011版）》（以下簡稱新課標）指出：生物科學經歷了從現象到本質、從定性到定量的發展過程，并與工程技術相結合，對社會、經濟和人類生活產生越來越大的影響。隨著與物理學、化學、數學以及其他各學科之間不斷交叉、滲透和融合，生物科學已經日益呈現出主導學科的地位。這說明初中生物的課程理念與STEAM理念是一致的，生物學與多種學科交叉融合，在生活中有很多應用。STEAM理念下的初中生物教學應該圍繞與技術、工程等與實踐相關的內容展開，以能力培養為導向，鼓勵學生的動手實踐。教師通過STEAM理念，在教學活動中融合各學科領域，應用技術、工程、數學、藝術等促進學生的學習，可以幫助學生提高收集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力。

3 傳統教學的不足和對策

“調查周邊環境中的生物”是人教版《生物學》七年級上冊第一單元第一章第二節的內容，教材的設計目的是通過調查，認識周邊環境中的生物，進一步認識生物與非生物的區別。新課標倡導探究學習，調查是科學探究的常用方法之一，所以本節教學的重心在“調查”這一活動上。由于教學活動的主體部分是在戶外（一般在校園）進行，因此教師在設計教學時需要關注活動的組織。本節課通過對周邊環境中生物的調查，使學生認識并掌握調查的一般方法，通過對調查到的生物進行分類，幫助學生理解生物的特征，激發學生學習的興趣。

3.1 傳統教學的難點

本節課的教學大多采用學生分組設計活動方案，學習小組設計調查路線和校園生物種類的調查記錄表等，進行調查活動，再對調查結果進行分類，最后進行展示總結。由于內容較多，課時較緊，學生對動植物種類的認識還比較少，無法完全記錄其名稱，教師很難在戶外的分組教學中指導全部的小組，進一步加大了學生學習的難度，降低了教學效果。部分教師往往會結合標本制作、動植物檢索、校園掛牌等課外活動進行教學的拓展延伸。在這樣雖不失為一種方法，但卻沒有解決問題的關鍵：學生缺少快速識別動植物的工具。

3.2 “形色”APP的應用

隨著移動互聯網和大數據行業的快速發展，擁有良好體驗的教育APP應運而生，為教學活動提供了便利。經過多次的實踐，筆者發現基于安卓（Android）或蘋果iOS系統的“形色”等植物識別的App能幫助學生快速識別植物，這就為本節課的創新實踐提供了條件。這些App安裝后無需注冊即可使用（注冊后可保存識別植物的路徑）。使用時點擊屏幕下方中間的“拍照圖標”，然后出現取景框，將取景框對準植物后拍照1秒內（視網速而定）即可分析出所拍植物的名稱，點擊“詳情”后出現該植物的簡介。如，“形色”App還提供對圖片植物的識別，只需將該圖片導入手機或平板（僅限安卓平板）的相冊，點選后即可識別植物，也可直接對圖片進行拍攝來識別，給教學帶來極大的便利。在識別率方面，經筆者對校園、公園、野外的100棵植物進行識別，在光線充足，成像清晰的情況下，測試結果見表1。

表1 “形色”APP識別植物的數據

可見，“形色”App在校園和公園的植物識別率較高，校園可以作為合適的教學環境。

4 STEAM視野下的創新實踐

STEAM課程的常見教學模式是“基于項目的學習（Project-based Learning）”，這種學習主要由基本問題、項目設計、工作計劃、項目管理、最終產品和評價反饋六個因素構成。“基于項目的學習”讓學生主動參與到了項目中來解決有價值的問題，自主完成學習，得到成果并進行展示交流，實現了課堂的重構，能夠取得比傳統課堂更好的成績，并提升了創造性解決問題的能力。基于這種模式，結合課時、教材、教學設備等因素，筆者將“調查周邊環境中的生物”一課設計如下。

4.1 教學目標

（1）說出調查的一般方法，初步學會做調查記錄，并將所調查的植物進行統計、歸類。

（2）學會使用“形色”等App識別校園植物，嘗試描述校園的植物和它們的生活環境，培養調查實踐以及分工合作的能力。

（3）通過調查、交流、合作、評價等途徑，關注生物的生存狀況，體驗植物與人類的關系，從而增強保護植物資源的意識。

4.2 教學策略與手段

本課采用“項目教學”的模式，把“校園植物AR設計”作為一個項目進行教學。其中項目教學的“調查校園植物”階段2學時，按正常的教學進度實施，另外三個階段“植物名片AR制作（用Aurasma這一App實現）、校園植物分布平面圖、校園植物AR圖”通過綜合實踐活動完成。

4.3 教學過程

4.3.1 準備階段

教學用具：調查表、筆、移動終端（主流智能手機或安卓平板）。

教學軟件：用移動終端提前下載“形色”APP和手機QQ。

4.3.2 活動環節（表2）

表2 STEAM理念下教學內容的重構

4.3.3 實施階段（第一課時）

4.3.3.1 實物激趣，導入新課

教師展示美麗針葵、散尾葵、仙人球、銀邊草、風車草五種植物的實物盆景，開展辨認植物的學生小組競賽。大部分學生小組識別不全。然后，教師介紹“形色”App的用法，讓學生嘗試使用安卓平板的“形色”App識別這五種植物，并提醒學生關注植物的名稱、形態特征、生活環境、數量、生長情況等資料，鼓勵學生用“形色”App這個工具到學校植物園調查這五種植物，并提出問題：什么是調查？怎樣調查？調查什么？

設計意圖：通過使用“形色”App激發學生學習的興趣，以問題引入本節課的主題。

4.3.3.2 調查的基本步驟和方法

教師以調查全校戴眼鏡的學生數為切入點，引導學生根據經驗說出在調查時需要做的具體工作，然后指導學生閱讀課本，學習調查的具體方法，并通過制定調查方案、設計調查記錄表歸納出調查的一般方法及注意事項。教師重點提出美麗針葵和散尾葵兩種比較相似的植物，讓學生學會實地觀察它們相同的特征和不同的特征，以區分不同的植物并對植物進行分類。

設計意圖：制定調查方案，為進一步做好校園植物的調查做準備。

4.3.3.3 調查方案的實施

采用任務驅動的教學策略，教師布置調查記錄的要求和調查區域，學生根據所設計的調查路線，利用“形色”App記錄校園各種植物的名稱、形態特征、生活環境、數量、生長情況等資料，分組填寫調查記錄表。教師可以在第一學時后組織學生打印植物名片，并對植物掛牌。調查前和調查過程中，教師應該提醒學生注意安全第一，并注意引導學生愛護生物資源。

設計意圖：培養學生實踐的能力，使學生在調查過程中真正體會科學調查的一般步驟，深刻理解生物與環境的關系，增強學生愛護環境、愛護生物的意識。

4.3.4 總結階段（第二課時）

各小組展示調查結果（PPT），并進行匯報，教師以觀察者身份參與項目活動成果展示與匯報，然后將8個小組的校園植物分布平面圖（區域）合并成一幅校園植物分布總平面圖。小組的總結匯報提高了學生的思維能力、表達能力和創造力，同時更好地認識植物，增強了保護植物的意識。

4.3.5 評價建議

教師應鼓勵學生的自評與組內互評，把重點放在小組學習的評價，采用形成性評價與終結性評價相結合的方法，鼓勵學生的自主學習和合作學習。本次教學，教師采用表3的評價量表，并通過移動終端實現快速有效的評價（圖1），及時反饋給學生，增強學生學習的自信心，進一步激發學生學習生物學的興趣與動力。

表3 調查活動評價量表

圖1 移動終端的評價量表

5 實踐反思

這節課結合STEAM把“調查校園植物”作為一個“項目”進行教學，突破了傳統的教學模式，利用了移動學習的方便靈活性，建立了STEAM學科的聯系。學生根據教師的引導設計調查活動方案，在活動中利用現代科技高效體驗和學習，從而發現和解決問題，并在匯報活動中表達自我、展示自我。實踐證明，STEAM視野下的項目教學不僅能很好地落實教學目標，而且有助于教師轉變教育觀念和教學行為，從單純的知識傳遞變為學生的主動學習，激發了學生的學習興趣，促進了學生的自主學習和合作學習，拓展了學生的學科知識，改善了學生的知識結構，提高了學生的學科素養。